第3讲 组织工程多孔支架制造-2[沐风教学]

1、12/25/2021 第三章第三章 组织工程支架制造组织工程支架制造1教育专类12/25/2021组织工程用材料特性组织工程用材料特性 良好的生物相容性良好的生物相容性 良好的生物降解性良好的生物降解性 具有三维多孔立体结构具有三维多孔立体结构 可加工性和有一定的机械强度可加工性和有一定的机械强度 良好的材料良好的材料-细胞界面细胞界面 良好的消毒性能良好的消毒性能2教育专类3 医用金属材料医用金属材料不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等医用高分子材料医用高分子材料 天然高分子天然高分子再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。 合

2、成高分子合成高分子硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤纶、尼硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤纶、尼 龙、聚丙烯腈、聚烯烃龙、聚丙烯腈、聚烯烃无机非金属材料无机非金属材料生物陶瓷、碳素材料、生物活性玻璃生物陶瓷、碳素材料、生物活性玻璃复合生物材料复合生物材料用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维增强的用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维增强的生物陶瓷、玻璃等生物陶瓷、玻璃等杂化生物材料杂化生物材料指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，如胶原指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，如胶原与聚乙烯醇的交联杂化等与聚乙烯醇的交联杂化等组织工程用材料按属性分类组织工程用材料按属性分类3教育专类生物材料的发展

3、趋势复合型杂化型功能型 智能型4教育专类5教育专类6教育专类7教育专类12/25/20218 1.1 无机生物材料支架的制造1.2 有机生物材料支架的制备1.3 有机无机复合支架的制备1.4 基于医学图像的快速成型技术组织工程支架制造 8教育专类12/25/20211.1 无机生物材料支架的制备一、造孔剂法二、发泡法三、模板法四、自固化与融出法五、电泳沉积法六、通过颗粒堆积形成气孔七、处理天然材料临床用于修复骨缺损的无机材料主要有生物活性陶瓷（BGC）、羟基磷灰石（HA）、磷酸三钙（TCP）、磷酸钾钠钙及珊瑚转化的羟基磷灰石（CHA）等。多孔生物陶瓷材料制备的成孔工艺：9教育专类12/25/2

4、021一、造孔剂方法一、造孔剂方法 工艺特点：工艺特点：通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用这些造孔剂在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体用这些造孔剂在高温下燃尽或挥发而在陶瓷体中留下孔隙，获得多孔陶瓷。中留下孔隙，获得多孔陶瓷。 工艺优点：工艺优点：通过优化造孔剂的形状、粒径和制通过优化造孔剂的形状、粒径和制备条件能够精确设计气孔的形状、尺寸和气孔备条件能够精确设计气孔的形状、尺寸和气孔率。可制备形状复杂、气孔结构各异的多孔制率。可制备形状复杂、气孔结构各异的多孔制品。品。 缺点：缺点：难以获得高气孔率的支架。难以获得高气孔率的支架。10教育专类造孔剂的要求及种类造孔剂的要

5、求及种类 造孔剂的要求造孔剂的要求： 加热易排除加热易排除 排除后在基体中不残留排除后在基体中不残留 不与基体反应不与基体反应 造孔剂的种类：造孔剂的种类： 无机物无机物易挥发无机物：碳酸氢铵、碳酸铵、碳粉易挥发无机物：碳酸氢铵、碳酸铵、碳粉 高熔点但可溶于水或者酸碱的无机物：高熔点但可溶于水或者酸碱的无机物：NaCl； Na2SO4 有机物有机物-糊精、淀粉、壳聚糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、糊精、淀粉、壳聚糖、聚乙二醇、聚乙烯醇、 石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、 聚苯乙烯聚苯乙烯-二乙烯苯二乙烯苯 造孔剂的形状：造孔剂的形状：规则球形或其他。规则

6、球形或其他。11教育专类12教育专类13教育专类14教育专类15教育专类16教育专类17教育专类18教育专类12/25/2021二、发泡法 发泡工艺是向陶瓷组分中添加有机或无机化合物质，在处理期间形成挥发性气体，产生泡沫，经干燥和煅烧得到多孔陶瓷（包括网眼型和泡沫型），此种方法更易制得一定形状、组成和密度的多孔陶瓷。但孔径大小、孔隙率等参数不易控制，重现性低。19教育专类发泡工艺的主要方法有：化学发泡法和物理发泡法。发泡工艺的主要方法有：化学发泡法和物理发泡法。化学发泡法化学发泡法：将在较高温度下能够分解产生气体，或能发生化学：将在较高温度下能够分解产生气体，或能发生化学反应产生气体的物质与陶

7、瓷粉体浆料混合成型，在一定温度下加反应产生气体的物质与陶瓷粉体浆料混合成型，在一定温度下加热处理发泡，再烧结生成大孔陶瓷。要求成孔剂和发泡剂的残留热处理发泡，再烧结生成大孔陶瓷。要求成孔剂和发泡剂的残留物不影响陶瓷的性能和组成，或残留物经简单的方法可以除去。物不影响陶瓷的性能和组成，或残留物经简单的方法可以除去。用来做发泡剂的化学物质很多，应用较多的是双氧水，聚乙烯醇用来做发泡剂的化学物质很多，应用较多的是双氧水，聚乙烯醇等。等。物理发泡法：物理发泡法：向水中摻入少量的表面活性物质，通过强烈搅拌卷向水中摻入少量的表面活性物质，通过强烈搅拌卷入空气，使其体积增大而发泡，随后将陶瓷混合料加入其中不

8、断入空气，使其体积增大而发泡，随后将陶瓷混合料加入其中不断搅拌，使浆体内形成细小的、均匀的大量气泡。搅拌，使浆体内形成细小的、均匀的大量气泡。20教育专类21教育专类22教育专类23教育专类24教育专类12/25/2021三、模板法 利用一种多孔材料为模板，通过将陶瓷材料涂敷在其表面或灌注到其空隙中，然后再将模板通过高温处理等方法除去，得到与模板结构或模板空隙结构一致的多孔陶瓷。泡沫塑料浸渍泥浆高温处理法模板灌注复制法模板引导法25教育专类12/25/2021泡沫塑料浸渍泥浆高温处理法 用可燃尽的多孔载体（泡沫塑料）吸附陶瓷浆料，高温下燃尽载体材料，形成孔隙结构。26教育专类有机海绵模板法制备

9、的多孔陶瓷27教育专类28教育专类12/25/2021模板灌注复制法 采用多孔有机物模板灌注陶瓷浆料，通过高温烧结，除去有机物模板，得到多孔陶瓷支架。 如利用珊瑚的天然多孔结构制成多孔植入材料。将环氧树脂填入珊瑚的空隙中，然后用酸洗去成分为碳酸钙的珊瑚骨骼，得到环氧树脂骨架，然后就可以将生物材料填充进骨架，再进行灼烧，将环氧树脂骨架去除，烧结后就可以得到具有和珊瑚结构相同的移植材料。29教育专类30教育专类12/25/2021模板引导法 Gonzalez等，硫酸盐氨基酸做模板，将氨基酸涂层的纳米HAp颗粒组装起来，通过干燥和加热方式制备100200m大孔HAp支架。31教育专类12/25/20

10、21四、自固化与融出法 在磷酸钙骨水泥粉料中加入造孔剂如蔗糖、盐、冰、甘露糖醇等水溶性颗粒，调成浆料，水泥固化后溶出造孔剂即可。 优点：室温或较低温度固化。可制备有利于细胞生长的蛋白质等活性物质的多孔支架。 缺点：气孔率不高，孔连通性不好。32教育专类33教育专类12/25/2021五、电泳沉积法 Ma，羟基磷灰石粉体混于乙醇中，以3g/100ml的比例配成混合液，硝酸或氨水调节pH至5，石墨为阴极，不锈钢为阳极，1.5mA/cm3电泳沉积法得到多孔素坯，干燥24h，1200 C煅烧。此种支架有较高的力学强度。34教育专类12/25/2021六、通过颗粒堆积形成气孔 利用陶瓷颗粒按照一定堆积方

11、式可以形成颗粒间空隙，通过烧结使陶瓷颗粒接触部分烧结在一起，颗粒间空隙形成相互贯通的气孔。Ylanen，采用生物玻璃小球制备多孔生物玻璃支架35教育专类36教育专类37教育专类12/25/2021七、处理天然材料碳酸钙 羟基磷灰石 将珊瑚与碳酸铵在260摄氏度、1500MPa的压力下经过48小时的水热反应可得到珊瑚状的羟基磷灰石。这种材料孔隙率约为70%，孔隙全部连通。珊瑚改性天然骨去有机组分天然骨=磷酸钙矿物质+胶原蛋白去除有机质：松质骨沸水煮10min，1%H2O2和1%NaOH浸泡1h，水洗，干燥，600 C3h，1100 C3h，冷却。38教育专类12/25/20211.2 有机生物材

12、料支架的制备 组织工程支架用有机支架主要有：胶原蛋白、明胶、壳聚糖及包括透明质酸、硫酸软骨素、肝素和硫酸皮肤素的氨基葡聚糖类大分子化合物。成型方法 相分离法临界点干燥天然衍生高分子生物材料的交联冷冻干燥法冷冻凝胶法39教育专类 相分离法是指将聚合物溶液、乳液或水凝胶在低温下冷冻，冷冻过程中发生相分离，形成富溶剂相和富聚合物相，然后经冷冻干燥除去溶剂而形成多孔结构的方法。因而，相分离法又往往称为冷冻干燥法。按体系形态的不同可简单地分为乳液冷冻干燥法、溶液冷冻干燥法和水凝胶冷冻干燥法。 亲水性水凝胶多孔支架在体液环境中强度下降是一个值得重视的问题，一般需要与其它材料复合。相分离/冷冻干燥法孔尺寸往

13、往偏小，但该法避免了高温，因而得到了研究者的重视。一、相分离法40教育专类12/25/2021溶液冷冻干燥法 原理：天然大分子溶液低温冷冻时，溶液中的水结晶成冰，天然大分子聚集在冰晶粒上，形成网络状结构；真空条件下，冰晶粒升华，天然大分子则保留了冷冻状态下的多孔网络结构。41教育专类12/25/2021 0.8gI型胶原溶于50ml0.5mol/L醋酸溶液中（pH2.5），加入50ml冰水，4C搅拌16h，通过90m滤膜过滤并真空除去气泡，-80C冷冻过夜，冷冻干燥，得到多孔胶原蛋白支架。 壳聚糖溶于0.5%醋酸溶液中，将溶液浇铸在干净容器中并放入冰箱中，-80C下冷冻过夜，冷送干燥器中干燥即

14、可。42教育专类43教育专类44教育专类 将一定量的明胶溶于100ml去离子水中，37水浴，搅拌l小时2小时。制成透明明胶水溶液。放入4 低温冰箱备用。取l0ml的上述明胶溶液，水浴37下磁力搅拌。逐渐、分批加入一定量的正戊醇，形成白色乳液。取05戊二醛5ml，磁力搅拌一段时问后倒人模具，放入冰箱预冻24小时。取冷冻后的明胶，在冷冻干燥机中干燥得到多孔明胶支架材料粗产品。将明胶支架材料用乙醇浸泡，去除有机溶剂和残留物。再次冷冻干燥，得到三维明胶多孔支架材料。乳液冷冻干燥法明胶多孔支架制备乳液冷冻干燥法明胶多孔支架制备45教育专类46教育专类47教育专类48教育专类12/25/2021冷冻凝胶法

15、 将天然高分子材料制备成溶液，冷冻，冷冻后的溶液浸泡在另一种可使材料发生凝胶化的溶液中使其凝胶化，室温下干燥得到多孔支架材料。 优点：与冷冻干燥法相比，节约时间和能源。49教育专类12/25/2021 壳聚糖溶于1mol/L醋酸溶液中制成2%的壳聚糖溶液，将溶液至于玻璃盘中-20 C冷冻，同时将NaOH/乙醇/水溶液预冷至-20 C，将已经冰冻的壳聚糖溶液浸泡在预冷NaOH/乙醇/水溶液，调节pH使壳聚糖在其冰点以下发生凝胶化。凝胶化后室温下干燥即可。50教育专类51教育专类52教育专类12/25/2021二、临界点干燥 为防止干燥时由于水界面急剧移动而使样品发生细微变形，在没有气体和液体界面

16、的临界状态下除去样品中液体的方法。 53教育专类 任何一种物质都存在三种相态-气相、液相、固相。三相呈平衡态共存的点叫三相点。液、气两相呈平衡状态的点叫临。在临界点时的温度和压力称为临界温度和临界压力。不同的物质其临界点所要求的压力和温度各不相同。 超临界流体(SCF)是指在临界温度和临界压力以上的流体。 高于临界温度和临界压力而接近临界点的状态称为超临界状态。处于超临界状态时，气液两相性质非常接近，以至于无法分辨，故称之为SCF.例如:当水的温度和压强升高到临界点(t=374.3，P=22.05MPa)以上时，水就处于超临界状态，该状态的水即称之为超临界水。超临界水具有通常状态下水所没有的特

17、殊性质，它可以和空气、氧气及一些有机物质均匀混合. 超临界CO2性质54教育专类 超临界CO2制备三维多孔支架利用了不同压力下气体在固体中溶解度不同的原理，包括两个步骤。 首先将已成型的热塑性聚合物试样放入容器中，并给容器中通入高压气体，使容器内的高压气体达到饱和状态，该气体多为超临界状态的CO2气体。 通过一定时间与高压超临界状态CO2的相互作用，聚合物溶胀了足够的气体使其玻璃化转变温度降低到低于高压容器的操作温度，以便形成聚合物/气体溶液。 第二步是将容器内气体压力降至大气压，这一快速的放气过程使得CO2在聚合物中的溶解度降低，在聚合物试样中由于CO2过饱和形成气穴。随着气穴在聚合物中的形

18、成和扩展，聚合物中的气体浓度迅速降低直到聚合物的有效玻璃化转变温度上升到容器内温度为止。同时，由于容器内压力骤降导致温度降低，也可能限制了气泡的生长。 这种方法的优点是不使用有机溶剂，因为残留在支架中的有机溶剂对细胞有害;但这种方法制得支架的孔隙率和孔径不可控，由气体在固体中溶解/释放过程的形态决定55教育专类56教育专类57教育专类D. Velasco , L. Benito , M. Fernndez-Gutirrez , J. San Romn , C. ElviraJ Preparation in supercritical CO of porous poly(methylmethac

19、rylate)poly(l-lactic acid) (PMMAPLA) scaffolds incorporating ibuprofen J. of Supercritical Fluids 54 (2010) 33534158教育专类59教育专类12/25/2021四、高分子生物材料的交联物理交联法高能辐射法赖氨酸交联法酰叠氮法碳化二亚胺交联戊二醛交联化学交联法脱水加热法用双官能团试剂交联氨基酸残基。交联材料可能带有残余毒性。60教育专类12/25/2021戊二醛交联 特点：交联速度快，交联后材料稳定时间长，可通过pH、溶液种类和戊二醛浓度控制反应。 单体毒性 Kang等戊二醛交联法制备

20、明胶水凝胶支架。61教育专类12/25/2021碳化二亚胺交联 1-乙基-3（3-甲基氨丙基）碳化二亚胺（EDC）。 EDC的作用是促使蛋白质链间羧基和伯氨基侧链集团之间形成酰胺键交联，并不直接参与形成交联的一部分。 不带入有毒化学交联剂。62教育专类12/25/2021 Daamen将I型胶原蛋白用0.5mol/L(pH2.5)的醋酸制成2%溶液，4 C下摇动16h，冷水稀释，摇匀，真空除气泡制成1%溶液，注模，冷冻干燥得胶原蛋白多孔支架材料。该材料与20mL 50mol/L的吗啉乙磺酸（40%乙醇液）保温0.5h，浸在含有33mmol/LEDC和6mmol/LNHS的吗啉乙磺酸溶液中，22

21、C下交联4h。清洗，即可。63教育专类12/25/2021酰叠氮法 使蛋白质分子中天冬氨酸和谷氨酰胺侧链上的羧基发生甲基化，然后与肼和亚硝酸反应生成反应活性的蛋白质酰叠氮化合物，再与碱性氨基酸残基上的伯氨基反应生成酰胺，使蛋白质分子间发生交联。64教育专类12/25/2021赖氨酸交联法 将多糖用高碘酸钾氧化成含有醛基的多糖，加入赖氨酸盐酸溶液，醛基与氨基反应形成不稳定的分子间亚胺键交联，加硼氢化钠将亚胺还原成胺，达到稳定的共价交联。 AG-赖氨酸海绵、AG-谷氨酸-赖氨酸海绵、AG-多胺海绵和AG-壳聚糖海绵。65教育专类12/25/2021物理法 脱水加热法：胶原蛋白真空状态下脱水后加热，

22、可使分子中赖氨酸和天冬氨酸或谷氨酸残基间脱氢而形成分子间酰胺键。 高能辐射法：紫外线或射线可引起芳香氨基酸残基如酪氨酸和苯丙氨酸残基形成自由基，引起相邻蛋白质分子间发生交联。66教育专类12/25/2021五、静电纺丝技术 电纺丝(electrospinning)又称“静电纺丝(electrostatic spinning)”, 由静电喷涂发展而来。是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。近年来,电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法,引起了人们的广泛关注。理论上,任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工。目前世界上已成功进行电纺丝加工的聚合物超过30

23、种,包括DNA、胶原、丝蛋白等天然高分子,以及聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚酰亚胺、尼龙、聚乙烯醇、聚己内酯、聚氨酯等合成高分子。67教育专类 在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷,受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥” (Taylorcone)。而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳,产生频率极高的不规则性螺旋运动。在高速震荡中,喷射流被迅速

24、拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在nm级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布。 68教育专类 在高压电场力作用下，处于纺丝喷头的聚合物溶液或熔体液滴，受静电排斥力、库仑力和本身表面张力的共同作用，形成带电细流，在喷射过程中细流拉伸分裂多次，经溶剂挥发或固化后形成纳米级至亚微米级(51 000 nm)的超细纤维，最终被收集在接收屏上，形成非织造超细纤维膜，或附加特殊装置，将超细纤维纺成纱线。由于静电纺丝所得到的纤维比常规方法得到的纤维细度小，所以其非织造膜具有超高的特异性比表面积和孔隙率，是制备具有表面活性的组织工程支架的理想方法。69教育专类静电纺丝制备壳聚糖/聚己内酯血管支架

25、 壳聚糖CS和聚乙二醇PEO的混合粉末(CS和PEO的质量比为4)溶于90%的冰醋酸水溶液中配置成4%的溶液。然后加入一定的聚己内酯( PCL,磁力搅拌溶解,配置成CS与PCL质量比分别为0.5、1、2的混合溶液。另分别配置不含PCL的CS溶液和以氯仿为溶剂配置PCL溶液作为对照。将配制好的混合溶液分别注入5 mL的注射器,注射器固定于静电纺丝装置的微量注射泵上,电源阳极输出端与针头相连,阴极输出端与金属接收轴相接,混合溶液在静电力的作用下从针尖喷出,轴心旋转收集所纺纤维,得到血管支架。静电纺丝条件:电压, 15 kV;推进速度, 5 mL/min;距离, 1520 cm;温度, 30;湿度,

26、 45%;马达转速, 2000 r/min。常温下干燥制备CS/PCL普通膜。70教育专类71教育专类 将PCL溶于氯仿中配制成10%溶液，将溶液置于静电纺丝机内，在13kV高压电场中将PCL溶液从毛细管中喷出，形成纳米纤维，并在阴极将纤维接受，形成网状无纺结构。72教育专类12/25/2021六、溶溶浇铸/粒子析出技术 通过控制致孔剂的形态、颗粒大小及致孔剂与可降解材料的比例，能够方便控制三维支架的孔隙率、空隙尺寸和形态，是最简便、研究最广泛的细胞支架制备技术之一。73教育专类12/25/20211.4 有机无机复合支架制备74教育专类12/25/2021一. 溶液共混-粒子析出将无机粉体（

27、生物陶瓷、生物活性玻璃、玻璃陶瓷）、造孔剂（盐、糖颗粒）与聚合物溶液共混均匀，浇铸在模具中干燥成形，再通过在水中浸泡除去造孔剂，无机粒子均匀分布在高分子聚合物基质内形成多孔复合支架。Li等制备了PLDA/硅酸钙生物活性复合支架。75教育专类76教育专类12/25/2021二. 溶液共混-冷冻干燥 无机粉体直接加入聚合物溶液中，低温冷冻干燥，得多孔支架。 Zhang等将壳聚糖溶液溶于0.2mol/L醋酸溶液配成2%的溶液，将磷酸钙玻璃粉与-磷酸三钙粉体加入壳聚糖溶液中混合均匀后迅速在-20C冷冻，8h后0.5mmHg真空条件冷冻干燥制备具有不同磷酸钙含量的复合支架。77教育专类12/25/202

28、1 羟基磷灰石粉体与壳聚糖混合，在加入醋酸制得混合液，加入明胶，40C下使明胶溶解后滴加戊二醛在4C交联30min，-40C迅速冷冻2h，冷冻干燥制备多孔羟基磷灰石/壳聚糖/明胶复合支架。78教育专类12/25/2021三. 粉体共混-粒子析出聚合物粉体和无机粉体及造孔剂直接机械混合，然后在聚合物的熔点附近热压成型，随后浸泡析出造孔剂，得多孔三维复合材料支架。79教育专类12/25/2021Li等制备具有生物活性的聚三羟基丁酯-三羟基戊酯（PHBV）/硅酸钙复合多孔支架。 机械混合含有不同比例硅酸钙的PHBV、硅酸钙和氯化钠颗粒混合粉体，6mm圆柱模具中干压成型。180C热处理10min，自然

29、冷却至室温。样品浸泡在去离子水中72h以除去氯化钠。真空干燥。80教育专类12/25/2021四. 浆料浸蘸法 先制得复合物的多孔支架，然后将该多孔支架浸泡在事先制备好的稳定的无机粉体浆料中，一定时间后取出干燥即可。 Roether等制得聚乳酸/生物活性玻璃支架。 电泳方法沉积可以优化该法。81教育专类12/25/2021五. 仿生法先制得聚合物多孔支架，支架浸泡在模拟体液中较长时间，一定条件下会有连续的类骨矿物沉积在聚合物多孔支架的表面及鼻孔上，形成复合多孔支架。聚合物分子中要有羟基基团等。如：PLGA/羟基磷灰石复合支架。82教育专类12/25/2021六. 多孔陶瓷-冷冻干燥 多孔磷酸钙

30、生物陶瓷/壳聚糖复合支架：先制备出多孔羟基磷灰石/-磷酸三钙陶瓷。浸泡在2%壳聚糖-醋酸溶液中，将吸有壳聚糖的多孔陶瓷迅速移到-20C冰箱中冷冻至少8h，冷冻干燥4d。得到多孔陶瓷大孔中具有多孔壳聚糖海绵结构的多孔支架。力学性能好、生物活性好，骨组织修复。83教育专类12/25/2021七. 微球热压制备复合支架 先制备均匀的复合物和无机粉体的混合溶液，加入一定量的表面活性剂，制备出复合微球，一定条件下热压这些小球，形成多孔支架。84教育专类12/25/20211.4 基于医学图像的快速成型技术 快速成型技术 是由CAD模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体零件的技术总成，它通过分层制造的

31、方法加工零件，基本制造过程：首先对要生成的物体进行三维CAD实体建模，对三维CAD实体模型进行分层处理技术，得到要生成的物体的二维界面数据信息，根据每一层的截面数据，以特定的方法生成与该层截面形状一致的薄层，这一过程反复进行，逐层累加，直至”生长”出实体模型。85教育专类12/25/2021快速成型技术加工仿生支架优点 快速成型制作实体是通过逐层累加，可以加工任意复杂形状的零件，如骨骼支架。 制作过程简单，不需要道具和模具。 自动化程度高，可以方便地人工设计或修正支架结构。 利用CT提供的数据，可以制作试剂实体结构相同的支架。 可以通过控制支架表面的粗糙度一提高组织的附着性。86教育专类12/

32、25/2021应用于支架加工的快速成型工艺一、立体光刻技术/微立体光刻技术二、选择性激光烧结技术三、分层实体制造技术四、熔融沉积制造技术五、三维打印技术 目前，世界上已有几十种不同的快速成型工艺方法，其中比较成熟的技术就有十余种，光固化成型法(SLA )、选择性激光烧结法(SLS) 、分层实体制造法(LOM）和熔融沉积法(FDM)四种方法自快速成型技术产生以来在世界范围内应用最为广泛。但值得一提的是，三维打印技术(3DP)已经成为最近两年最热门和发展最为迅速的工艺方法。87教育专类88教育专类12/25/2021一、立体光刻技术/微立体光刻技术 光固化成型法也常被称为立体光刻或立体印刷成型，是最早发展起来的快速成型技术。它以光敏树脂为原料，通过计算机控制紫外激光按零件的各分层截面信息在光敏树脂表面进行逐点扫描!被扫描区域的树脂薄层产生光聚合反应而固化，形成零件的一个薄层。一层固化完成后，工作台下移一个层厚的距离，以使在原先固化好的树脂表面再敷上一层新的液态树脂，如此重复，直至得到三维实体模型。89教育专类 该种成型方法成型速度快，自动化程度高、